[发明专利]具有模式调控功能的VCSEL激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种具有模式调控功能的VCSEL激光器，包括输出高阶模光束和基模光束的出光口，其特征在于，在所述出光口的表面制备对所述高阶模光束进行折转的模式调控结构，使所述高阶模光束与所述基模光束发生分离。

2.如权利要求1所述的具有模式调控功能的VCSEL激光器，其特征在于，所述模式调控结构为微透镜或光栅。

3.如权利要求2所述的具有模式调控功能的VCSEL激光器，其特征在于，所述微透镜为内部开设有出光孔的柱状结构体，所述出光孔的直径沿出光方向逐渐增大。

4.如权利要求3所述的具有模式调控功能的VCSEL激光器，其特征在于，所述柱状结构体为棱柱状结构体或圆柱状结构体。

5.如权利要求3或4所述的具有模式调控功能的VCSEL激光器，其特征在于，所述微透镜的材料为光刻胶，在所述出光孔的表面沉积有高反膜。

6.如权利要求2所述的具有模式调控功能的VCSEL激光器，其特征在于，所述光栅为圆形光栅或方形光栅，在所述圆形光栅或所述方形光栅的中心开设有出光孔。

7.如权利要求3或6所述的具有模式调控功能的VCSEL激光器，其特征在于，还包括从下至上依次层叠的N面电极、衬底、N型DBR层、有源层、氧化层、P型DBR层和P面电极，所述P面电极位于所述出光口的外围。

8.如权利要求7所述的具有模式调控功能的VCSEL激光器，其特征在于，在所述氧化层内对应于所述出光口的位置形成未被氧化的氧化孔，所述出光孔靠近所述出光口一端的孔径小于所述氧化孔的孔径。

9.如权利要求3或6所述的具有模式调控功能的VCSEL激光器，其特征在于，所述微透镜或所述光栅与所述P型DBR层之间利用环氧树脂加固。

10.一种如权利要求1所述的具有模式调控功能的VCSEL激光器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制备VCSEL激光器本体；其中，所述VCSEL激光器本体的出光口出射高阶模光束和基模光束；

S2、在所述出光口的表面制备模式调控结构；其中，所述模式调控结构用于对所述高阶模光束进行折转，使所述高阶模光束与所述基模光束发生分离。

11.如权利要求10所述的具有模式调控功能的VCSEL激光器的制备方法，其特征在于，所述模式调控结构为微透镜，所述微透镜的制备方法包括如下步骤：

S201、在所述出光口的表面旋涂光刻胶；

S202、通过光刻工艺进行紫外曝光，将光刻板图形转移到所述出光口上，形成圆柱形的光刻胶；

S203、将圆柱形的光刻胶加热至熔融状态，在表面张力的作用下圆柱形的光刻胶融化为球形圆顶形状；

S204、在球形圆顶形状的光刻胶表面沉积一层高反膜；

S205、在所述高反膜上制备掩蔽层，利用光刻工艺将所述球形圆顶的光刻胶刻蚀为环状结构。

12.如权利要求10所述的具有模式调控功能的VCSEL激光器的制备方法，其特征在于，所述模式调控结构为光栅，所述光栅的制备方法包括如下步骤：

S210、在所述出光口的表面通过物理气相沉积工艺沉积硅系材料；

S220、在所述硅系材料的表面旋涂光刻胶，利用掩膜板在光刻胶上进行电子束曝光工艺制备出光栅掩膜；

S230、利用所述光栅掩膜采用干法刻蚀工艺在所述硅系材料的表面进行刻蚀形成所述光栅。

13.如权利要求10所述的具有模式调控功能的VCSEL激光器的制备方法，其特征在于，在制备VCSEL激光器本体的过程中，具体包括如下步骤：

S101、通过金属有机化学气相沉积工艺在衬底上交替生长组分不同的N掺杂材料形成N型DBR层；

S102、在所述N型DBR层上生长有源层；

S103、在所述有源层上生长氧化层；

S104、在所述氧化层上交替生长组分不同的P掺杂材料形成P型DBR层；

S105、从所述P型DBR层刻蚀至所述有源层形成台面，并对所述氧化层进行侧氧化在所述氧化层内形成氧化孔；

S106、在所述P型DBR层的表面位于所述出光口的外围蒸镀金属形成P面电极；

S107、对所述衬底进行减薄、抛光后蒸镀金属形成N面电极。